静电除尘器粉尘非稳态收集过程的数值计算

论文摘要

电除尘技术是现代工业中极其重要的空气净化手段。科学的描述粉尘收集过程对于丰富收集理论,指导设计具有重要意义。以粉尘二维输运方程为基础,对影响其计算结果的重要参数及边界条件进行推导。根据紊流传质原理,推导出紊流掺混系数的表达式,推导出的紊流掺混系数随着电晕线到极板之间距离的增大而不断增大。边界层理论证实极板附近存在一个具有一定厚度的层流边层。在对层流边层中荷电粒子迁移输运行为分析的基础上,提出的极板处粉尘浓度变化关系式可作为求解输运方程时极板处的边界条件。由于粉尘非稳态收集过程的二维粒子输运方程比较复杂,无法采用解析法对其进行求解,采用有限差分方法,利用Matlab仿真语言进行数值计算。在非稳态过程中,驱进速度是时间的函数,为了反映粉尘收集动态过程,在数值计算时对时间进行循环,得到静电除尘器电场非稳态粉尘收集过程中不同时刻的粉尘粒子的浓度分布规律。对模型不同断面粉尘浓度的实测结果与数值计算结果比较,二者吻合较好。证明建立的输运方程正确,采用的数值计算方法可行。针对电除尘器靠近收尘极板存在高浓度粉尘气流的事实,采用电除尘器末端加装吸风口,将靠近极板的气流强制等速吸入并进行高效净化,可以显著提高电除尘的收尘效率。依据对实际电除尘器出口断面粉尘浓度数值计算结果,并结合在电除尘器末端极板处加装强制等速吸风口流动规律的理论描述,得到吸风口高度与除尘效率提高量二者之间的数量关系,据此关系可以提出实现保障电除尘器达标排放所必须强制吸入的流量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 静电除尘器技术发展现状
• 1.3 静电除尘理论研究现状
• 1.3.1 层流传输理论
• 1.3.2 紊流传输理论
• 1.4 主要研究内容及方法
• 第二章 静电除尘器理论研究
• 2.1 电除尘器的基本工作原理
• 2.2 传质现象
• 2.2.1 扩散
• 2.2.2 弥散
• 2.3 基本物理量的理论计算
• 2.3.1 电场强度与电晕电流
• 2.3.2 粉尘粒子的荷电
• 2.4 非稳态静电收集理论
• 2.4.1 粒子输运方程建立
• 2.4.2 非稳态收集过程中荷电粒子驱进速度
• 2.4.3 紊流掺混系数
• 2.4.4 边界条件的确定
• 第三章 电除尘器粉尘输运方程数值计算
• 3.1 数值计算
• 3.1.1 有限差分法
• 3.1.2 数学模型的差分格式
• 3.1.3 边界条件的处理
• 3.1.4 迭代法的收敛性
• 3.1.5 编程语言Matlab简介
• 3.2 数值计算结果与讨论
• 第四章 静电除尘器浓度分布实验研究
• 4.1 实验装置
• 4.2 测试方法
• 4.2.1 粉尘浓度测定
• 4.2.2 电除尘器收尘通道内气流速度测定
• 4.2.3 粉尘分散度的测定
• 4.3 实验结果与讨论
• 第五章 电除尘器高浓度区气流粉尘强制收集技术
• 5.1 静电除尘器的电场粉尘浓度分布数值计算
• 5.2 近极板气体流场研究
• 5.2.1 流体力学基础
• 5.2.2 收尘极板防风沟流体绕流流场
• 5.3 吸风口相对高度与收尘效率的关系
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间研究成果